【摘 要】
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纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP）约束混凝土的力学性能和耐腐蚀性能优良。为进一步提升再生块体混凝土的上述性能,扩宽其工程应用范围,本文对玻璃纤维增强复合材料（Glass Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称GFRP）约束再生块体混凝土柱的轴压与抗震行为进行了试验研究和分析。本文的主要工作和结论如下:1.
【基金项目】
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广东省现代土木工程技术重点实验室（2021B1212040003）
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纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP）约束混凝土的力学性能和耐腐蚀性能优良。为进一步提升再生块体混凝土的上述性能,扩宽其工程应用范围,本文对玻璃纤维增强复合材料（Glass Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称GFRP）约束再生块体混凝土柱的轴压与抗震行为进行了试验研究和分析。本文的主要工作和结论如下:1.开展了28根GFRP约束再生块体混凝土柱的轴压试验,考察了柱截面尺寸、GFRP约束刚度、再生块体取代率、再生块体特征比、柱高径比等因素对试件轴压力学性能的影响。根据现有典型的FRP约束全新混凝土的设计与分析模型,对试件的受压承载力、轴压应力–应变曲线等进行了计算对比。试验和分析结果发现:（1）施加GFRP约束可有效提升柱的轴压性能,并显著降低由于再生块体的掺加及其特征尺寸的变化带来的潜在劣化效应;（2）柱直径在200～400 mm区间变化时,GFRP约束再生块体混凝土柱的尺寸效应并不明显;（3）当柱高径比从2.0增至5.0时,GFRP约束再生块体混凝土柱的抗压强度和变形能力均有一定降低;（4）Teng等设计模型和Jiang＆Teng分析模型均能较好地预测GFRP约束再生块体混凝土柱的极限抗压强度。2.开展了6根大尺寸GFRP约束再生块体混凝土柱的抗震试验,考察了再生块体取代率、纵筋配筋率、纤维缠绕角度、GFRP管厚度、柱轴压比等参数对试件抗震性能的影响。研究表明:（1）其它参数不变的情况下,废弃混凝土取代率在0～33%之间变化对GFRP约束再生块体混凝土柱的初始抗侧刚度、水平承载力、变形能力、耗能能力、刚度退化等都影响有限;（2）配筋指标相等的前提下,薄壁配筋试件与厚壁未配筋试件的水平承载力和延性大体相当,但前者的耗能能力明显更佳;（3）GFRP管的纤维缠绕角度对试件的破坏形态影响很大:对于纤维缠绕角度为±55°的试件,其破坏模式为塑性铰区的纤维斜向断裂破坏;对于纤维缠绕角度为±80°的试件,其破坏模式为塑性铰区的纤维与树脂基体在环向发生分离破坏。后者与前者相比,延性系数下降23.67%,等效粘滞阻尼系数下降26.62%;（4）其它参数不变的情况下,当GFRP管壁厚从4 mm增至8mm时,柱的水平承载力提高26.23%,延性系数增大9.8%,但残余变形明显降低,导致单纯增加GFRP管壁厚对提高柱的耗能能力作用有限;（5）在不设置纵筋且GFPR管壁厚仅4 mm（径厚比=100）的情况下,轴压比为0.5试件的极限位移角也可达2.72%,满足现行抗震规范有关框架柱层间位移角的限值要求,表明GFRP约束再生块体混凝土柱可用于抗震设防区;3.利用OpenSEES软件对GFRP约束再生块体混凝土柱的抗震性能进行了数值模拟。随后利用校验过的模型,重点考察了在配筋指标相同时,相关参数对柱抗震性能的影响。研究表明:（1）Teng等针对GFRP约束全新混凝土纯轴压状态提出的设计模型仍能作为受压骨架曲线用于GFRP约束再生块体混凝土柱在往复压弯作用下的受力模拟。这表明上述模型具有较好的适用性;（2）配筋指标不变时,将GFRP管适当减薄并设置少量纵筋即可提升柱的抗震性能特别是其耗能能力。若进一步考虑到FRP较弱的防火性能,上述措施在该类柱的设计中更值得推荐;（3）中等壁厚的GFRP约束再生块体混凝土柱即使在较高轴压比时仍具有良好的变形能力（延性系数>6.0）。
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